数字信号调制.ppt

注：在信号检测一章要利用基函数概念。
8.2 数字信号角调制的参数描述
8.2.3 FSK信号的频率参数描述
一、时---频模型
M个相距 f 随时间间隔T 跳变，构成 MFSK信号
二、数学表达式
Smf (t) Re
2 e j2m T
ft
e
j0t
2 T
cos0t
2 m
ft
低频包络
Slmf (t)
图：
方型16QAM , Pav
d2 16
(4 2
8 10
4 18)
10d 2
园形16QAM
,
Pav
d2 16
[8
(2.61)2
8
(4.61)2 ]
14.03d
2
上述两结构相比，方形较好。
例8.1.2
采用256QAM正交幅度信号,载波频率为2.4GHz,信号带宽为800kHz(如
1 图),选用
如取 1 的升余弦信号，有 B 1 ，
Ts 这时有 ：
2bit / s / Hz
调整码元波形，可改变16QAM的频带利用率，有：
2bit / s / Hz 4bit / s / Hz
8.1.2 数字信号的正交调幅 (QAM) 三、16QAM信号的星座图
有园形、方形两类，见图：
d
以在码距相同条件下，信号平均功率的大小来评价信号结构的优劣。上
n log2 L log2 16 4
支路比特率为: Rb 4Rp 4 400vkBaud / s 1.6Mb / s
传送的比特总速率: rb 2Rb 3.2Mb / s
(2)频带利用率:
rb
/
F
3.2Mb / s 800kHz
4b
/
s
/
Hz
8.2 数字信号角调制的参数描述
8.2.1 引言
码元宽度
Vm As
m
0
Ac
8.1.2 数字信号的正交调幅 (QAM) 二、多电平QAM实现方案(MQAM)
对于电平数M有如下 M L 关系，即M可开平方，如：M=16、64 等，这时可采用平衡结构方案（见下图），对于16QAM, L=4 。
1) 发端
2) 收端
三
个
4
判
3
决
2
门
限，
1
确定4个 电平:
8.1.2 数字信号的正交调幅 (QAM) 二、多电平QAM实现方案(MQAM)
3) 16QAM 频带利用率估算
输入速率 rb ，串~并变换后 rb / 2 ，二~四变换后 rb / 4 ，得码元宽度：
Ts
4Tb ,, 双边带传输，F
2 B, 得频带利用率：
rb 4bit / s / Hz F
8.1.2 数字信号的正交调幅 (QAM) 一、QAM原理(续)
又可以表示为包络形式： Sm(t) Re Vme jm g(t)e j0t Vmg(t) cos(0t m) 式中： Vm Ac2 As2 ,m tan1( As / Ac ) 对于多电平信号，这时 Vm 和 m 都会跳变，会有如下波形：
(m 1,2,, M ,0 t T )
Smf (t)
2 cos 2 m T
ft cos0t
2 sin 2 m T
ft sin0t
2 g
g(t)
cos0t
Sm1
f1(t)
Smp (t) Sm1 f1(t) Sm2 f2 (t)
g sin 2 (m 1) 2M
Sm2
2 g
g(t)
sin
0t
f2 (t)
有：
T 0
fi2 (t)dt
1,0
t
T,
f1 (t )、f 2 (t )彼此正交，称之为座标基函数。
Sm1和Sm2为座标上的投影值。
8.2 数字信号角调制的参数描述
8.2.2 PSK信号的相位参数描述
一、MPSK信号星座图
二、MPSK信号的数学表达式
Smp (t)
Re
g (t )e
j 2 (m1) / M
e
j0t
g(t) cos
0t
2
(m M
1)
g(t) cos
2 M
(m
1) cos0t
g(t) sin
2 M
(m
1) sin0t
的升余弦信号,求最高传送速率和频带利用率.
解:(1)求比特速率, 已知F=800kHz， =1，M=256，有
L M 256 16
取信号双边带,有: F 2B 2 1 800kHz T
得: T 1 400kHz
求得支路码元速率: Rp 400kBaud / s
支路电平数为L(等于支路码元个数),每一电平表示的比特数为:
图中表 示的是 格雷码
8.1 数字信号的幅度调制
8.1.2 数字信号的正交调幅 (QAM) 一、QAM原理
对正交的两信号：coswt和sinwt同时进行调制，而后相加。见下图
Sm (t) Re A(t)e j0t Re ( Ac jAs )g(t)e jot
Acg(t) cos0t Asg(t)sin0t gc (t) cos0t gs (t)sin0t
角调制类型：调相（PSK)、调频(FSK)
Smp (t)
Acos
0t
2 M
(m
1) ,
m 1,2,, M ,0 t T
Smf (t) Acos(0t 2 m ft),
m 1,2,, M ,0 t T
注：模拟FM的抗噪声性能大大优于AM，请注意数字调制并无此 现象，MPSK不优于MQAM（当M>4时）。
第八章 数字信号调制
序言
数字信号调制的特点：1、0 数码使被调信号参数突变，得名 “键控”（Shift Keying)；
数字信号调制在通信系统中所处位置：见下图。
解
8.1 数字信号的幅度调制
8.1.1 多电平幅度调制 (MPAM)
一、信号时间函数表达式及星座图
Sma (t) Re Amg(t)e j0t Amg(t) cos0t 式中 Am 取M个幅值，有：
式中：g(t)是码元的波形函数，m
2 M
(m
1), m
1, 2,,
M
是相位。
8.2.2 PSK信号的相位参数描述
三、MPSK信号的归一化表示
码元能量： Pmp
T 0
Sm2p (t)dt
1 2
T 0
g 2 (t )dt
1 2
g
可将前式改写成：
Smp (t)
g cos 2 (m 1) 2M
Am (2m 1 M )d ,(1 m M ), d表示两相邻幅值的间距。
M 2k ,表示每个电平代表的比特位数。 Am 的信号星座图如下：
注：d 等于基带传输一 章中的A/2
二、码元能量
Pma
T 0
Sm2 a
(t
)dt
1 2
Am2
T 0
g2 (t)dt
1 2
Am2
2 g
2 g
表示归一化码元能量。